(57)【要約】  第１のポリマー組成物を含む第１の領域と第２のポリマー組成物を含む第２の領域とを有する複数の二成分フィラメントを含む糸であって；領域は識別可能であり、鞘−芯構造又はサイドバイサイド構造の二成分フィラメント中に存在し；第１のポリマー組成物は均一に分散された０．５〜２０重量％の離散炭素粒子を含むアラミドポリマーを含み、第２のポリマー組成物は、離散炭素粒子を含まず、均一に分散された少なくとも１種のマスキング顔料を有するアラミドポリマーを含み、糸が０．５〜５重量％の離散炭素粒子の総含有率を有する糸。
2019529729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二成分フィラメントを含む糸であって、
前記二成分フィラメントが第１のポリマー組成物を含む第１の領域と第２のポリマー組成物を含む第２の領域とを有し；前記第１及び前記第２の領域のそれぞれは識別可能であり、鞘−芯構造又はサイドバイサイド構造の前記二成分フィラメント中に存在し；
前記第１のポリマー組成物は、前記第１の組成物中の炭素粒子の量を基準として、前記フィラメントの前記第１の領域に均一に分散された０．５〜２０重量％の離散炭素粒子を含むアラミドポリマーを含み；
前記第２のポリマー組成物は、離散炭素粒子を含まず、前記フィラメントの前記第２の領域に均一に分散された少なくとも１種のマスキング顔料を有するアラミドポリマーを含み；
前記糸が０．５〜５重量％の離散炭素粒子の総含有率を有する、糸。
【請求項２】
前記二成分フィラメントが、５〜５０重量％の前記第１のポリマー組成物と、５０〜９５重量％の前記第２のポリマー組成物とを含む、請求項１に記載の糸。
【請求項３】
前記第１のポリマー組成物が、０．５〜１０重量％の離散炭素粒子を含むアラミドポリマーを含有する、請求項１又は２に記載の糸。
【請求項４】
前記少なくとも１種のマスキング顔料が、５〜２５重量％の量で前記第２のポリマー組成物中に存在する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の糸。
【請求項５】
前記少なくとも１種のマスキング顔料が、１０〜２０重量％の量で前記第２のポリマー組成物中に存在する、請求項４に記載の糸。
【請求項６】
前記少なくとも１種のマスキング顔料が、２．５〜２４重量％の量で前記二成分フィラメント中に存在する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の糸。
【請求項７】
前記糸が、０．５〜３重量％の離散炭素粒子の総含有率を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の糸。
【請求項８】
前記二成分フィラメントが、前記第１の領域が芯であり前記第２の領域が鞘である鞘−芯構造を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の糸。
【請求項９】
前記二成分フィラメントが、前記第１の領域が前記フィラメントの第１の側部であり前記第２の領域が前記フィラメントの第２の側部であるサイドバイサイド構造を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の糸。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の糸を含む生地。
【請求項１１】
請求項１０に記載の生地を含む熱防護衣料品。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の糸を含む熱防護衣料品。
【請求項１３】
二成分フィラメントを含む糸の形成方法であって、前記フィラメントのそれぞれが、中に均一に分散された炭素粒子を含む第１のアラミドポリマーの識別可能な芯と、中に離散炭素粒子を含まず均一に分散された少なくとも１種のマスキング顔料を有する第２のアラミドポリマーの識別可能な鞘とを含み、前記鞘が前記芯を取り囲んでおり：
ａ）離散炭素粒子を更に含む前記第１のアラミドポリマーを含む第１のポリマー溶液を溶媒中で形成し、同じ又は異なる溶媒中で、炭素粒子を含まず少なくとも１種のマスキング顔料を有する前記第２のアラミドポリマーの第２のアラミドポリマー溶液を形成する工程；
ｂ）前記第１のアラミドポリマー溶液及び前記第２のアラミドポリマー溶液のための別個の注入口と、ドープフィラメントを紡糸するための複数の排出キャピラリとを有する紡糸口金アセンブリを提供する工程；
ｃ）排出キャピラリを通して前記第１及び前記第２のアラミド溶液の複数の結合流を紡糸セルに押し出すことにより、前記第２のアラミドポリマー溶液の鞘と前記第１のアラミドポリマー溶液の芯とを有する複数のドープフィラメントを形成する工程；並びに
ｄ）前記複数のドープフィラメントから溶媒を抽出してポリマーフィラメントの糸を製造する工程；
を含む方法。
【請求項１４】
前記複数のドープフィラメントから溶媒を抽出して糸を製造する前記工程ｄ）が：
ｉ）前記ドープフィラメントから溶媒を除去して溶媒が減少したフィラメントを形成するために、前記ドープフィラメントを前記紡糸セルの中で加熱されたガスと接触させる工程；
ｉｉ）前記溶媒が減少したフィラメントを水性液体でクエンチして前記フィラメントを冷却し、ポリマーフィラメントの糸を形成する工程；及び
ｉｉｉ）前記ポリマーフィラメントの糸から溶媒を更に抽出する工程；
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記アラミドポリマーがポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）である、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
サイドバイサイド構造を有する二成分フィラメントを含む糸の形成方法であって、前記フィラメントのそれぞれが、中に均一に分散された炭素粒子を含む第１のアラミドポリマーの識別可能な第１の側部と、中に均一に分散された炭素粒子を含まず少なくとも１種のマスキング顔料を有する第２のアラミドポリマーの識別可能な第２の側部とを含み：
ａ）離散炭素粒子を更に含む前記第１のアラミドポリマーを含む第１のポリマー溶液を溶媒中で形成し、同じ又は異なる溶媒中で、炭素粒子を含まず少なくとも１種のマスキング顔料を有する前記第２のアラミドポリマーの第２のアラミドポリマー溶液を形成する工程；
ｂ）前記第１のアラミドポリマー溶液及び前記第２のアラミドポリマー溶液のための別個の注入口と、ドープフィラメントを紡糸するための複数の排出キャピラリとを有する紡糸口金アセンブリを提供する工程；
ｃ）排出キャピラリを通して前記第１及び前記第２のアラミド溶液の複数の結合流を紡糸セルに押し出すことにより、前記第１のアラミドポリマー溶液の第１の側部と前記第２のアラミドポリマー溶液の第２の側部とをサイドバイサイドの配向で有する複数のドープフィラメントを形成する工程；並びに
ｄ）前記複数のドープフィラメントから溶媒を抽出してポリマーフィラメントの糸を製造する工程；
を含む方法。
【請求項１７】
前記複数のドープフィラメントから溶媒を抽出して糸を製造する前記工程ｄ）が：
ｉ）前記ドープフィラメントから溶媒を除去して溶媒が減少したフィラメントを形成するために、前記ドープフィラメントを前記紡糸セルの中で加熱されたガスと接触させる工程；
ｉｉ）前記溶媒が減少したフィラメントを水性液体でクエンチして前記フィラメントを冷却し、ポリマーフィラメントの糸を形成する工程；及び
ｉｉｉ）前記ポリマーフィラメントの糸から溶媒を更に抽出する工程；
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記アラミドポリマーがポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）である、請求項１６又は１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク保護における使用に適した二成分アラミドフィラメント糸であって、各フィラメントが中に均一に分散された離散炭素粒子を有するアラミドポリマーの識別可能な領域と、中に離散炭素粒子を含まないが均一に分散された少なくとも１種の顔料を有するアラミドポリマーの識別可能な領域とを有する、二成分アラミドフィラメント糸に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｈｕｌｌらの米国特許第４，８０３，４５３号明細書は、熱可塑性合成ポリマー中に分散された導電性カーボンブラックからなる導電性ポリマー芯を取り囲む合成熱可塑性繊維形成ポリマーの連続的な非導電性鞘を含む、帯電防止特性を有する溶融紡糸フィラメントを開示している。
【０００３】
Ｎａｋａｍｕｒａらの米国特許第４，３０９，４７６号明細書では、単一の芳香族ポリアミド材料から作製された、満足できる染色特性を有する芯鞘型の芳香族ポリアミド繊維を開示している。芯鞘型の繊維が酸性染料で染色される場合、鞘部分のみが着色される。Ｓａｓａｋｉらの米国特許第４，３９８，９９５号明細書では、紙におけるＮａｋａｍｕｒａの繊維の使用を開示している。
【０００４】
Ｍｏｕｌｄｓの米国特許第３，０３８，２３９号明細書では、クリンプ可逆性を有する改良された複合材料フィラメントを開示している。フィラメントは、偏心関係の少なくとも２つの疎水性ポリマーを有し、この中の疎水性ポリマーの１つは、高い吸水率を有する少量のポリマーと混合されたものを更に含有する。
【０００５】
炭素粒子を耐火性ポリマーから製造された繊維の中に紡糸すると、得られる糸、生地、及び衣類が劇的に改善されたアーク保護を有することが見出された。しかしながら、炭素粒子は、繊維を暗い色合いにする傾向があり、多くの場合、より明るい色合いのアーク保護生地及び衣類が望まれる。例えば、より暗い色合いを有する衣類は、夜間及び視界が悪い状況では見るのがより困難である。他方で、衣料品製造業者の中には、顧客のファッション選択に対処するために様々な色合いを提供できる能力を有することを単に望む者もいる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そのため、劇的に改善されたアーク保護を備えていると共に望ましい色合いを有する糸を提供する方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の二成分フィラメントを含む糸であって、二成分フィラメントが第１のポリマー組成物を含む第１の領域と第２のポリマー組成物を含む第２の領域とを有し；第１及び第２の領域のそれぞれは識別可能であり、鞘−芯構造又はサイドバイサイド構造の二成分フィラメント中に存在し；第１のポリマー組成物は、第１の組成物中の炭素粒子の量を基準として、フィラメントの第１の領域に均一に分散された０．５〜２０重量％の離散炭素粒子を含むアラミドポリマーを含み；第２のポリマー組成物は、離散炭素粒子を含まず、フィラメントの第２の領域に均一に分散された少なくとも１種のマスキング顔料を有するアラミドポリマーを含み；糸が０．５〜５重量％の離散炭素粒子の総含有率を有する；糸に関する。
【０００８】
本発明は、更に、二成分フィラメントを含む糸の形成方法であって、各フィラメントが、中に均一に分散された炭素粒子を含む第１のアラミドポリマーの識別可能な芯と、中に離散炭素粒子を含まず均一に分散された少なくとも１種のマスキング顔料を有する第２のアラミドポリマーの識別可能な鞘とを含み、鞘が芯を取り囲んでおり：
ａ）離散炭素粒子を更に含む第１のアラミドポリマーを含む第１のポリマー溶液を溶媒中で形成し、同じ又は異なる溶媒中で、炭素粒子を含まず少なくとも１種のマスキング顔料を有する第２のアラミドポリマーの第２のアラミドポリマー溶液を形成する工程；
ｂ）第１のアラミドポリマー溶液及び第２のアラミドポリマー溶液のための別個の注入口と、ドープフィラメントを紡糸するための複数の排出キャピラリとを有する紡糸口金アセンブリを提供する工程；
ｃ）排出キャピラリを通して第１及び第２のアラミド溶液の複数の結合流を紡糸セルに押し出すことにより、第２のアラミドポリマー溶液の鞘と第１のアラミドポリマー溶液の芯とを有する複数のドープフィラメントを形成する工程；並びに
ｄ）複数のドープフィラメントから溶媒を抽出してポリマーフィラメントの糸を製造する工程；
を含む方法に関する。
【０００９】
本発明は、サイドバイサイド構造を有する二成分フィラメントを含む糸の形成方法であって、各フィラメントが、中に均一に分散された炭素粒子を含む第１のアラミドポリマーの識別可能な第１の側部と、炭素粒子を含まず少なくとも１種のマスキング顔料を有する第２のアラミドポリマーの識別可能な第２の側部とを含み：
ａ）離散炭素粒子を更に含む第１のアラミドポリマーを含む第１のポリマー溶液を溶媒中で形成し、同じ又は異なる溶媒中で、炭素粒子を含まず少なくとも１種のマスキング顔料を有する第２のアラミドポリマーの第２のアラミドポリマー溶液を形成する工程；
ｂ）第１のアラミドポリマー溶液及び第２のアラミドポリマー溶液のための別個の注入口と、ドープフィラメントを紡糸するための複数の排出キャピラリとを有する紡糸口金アセンブリを提供する工程；
ｃ）排出キャピラリを通して第１及び第２のアラミド溶液の複数の結合流を紡糸セルに押し出すことにより、第１のアラミドポリマー溶液の第１の側部と第２のアラミドポリマー溶液の第２の側部とをサイドバイサイドの配向で有する複数のドープフィラメントを形成する工程；並びに
ｄ）複数のドープフィラメントから溶媒を抽出してポリマーフィラメントの糸を製造する工程；
を含む方法にも関する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】炭素粒子を含まない二酸化チタン粒子を含むポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）ポリマーの鞘と、炭素粒子を含むポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）ポリマーの芯とを有する鞘−芯二成分フィラメントの断面の光学顕微鏡画像である。
【図２】二酸化チタンと炭素粒子の両方を含まないポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）ポリマーの鞘と、炭素粒子を含むポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）ポリマーの芯とを有する鞘−芯二成分フィラメントの断面の光学顕微鏡画像である。
【図３】糸から製造された生地における離散炭素粒子の総量に対するアーク性能の関係であり、６．３ｏｚ／ｙｄ2の坪量を有する生地に正規化されている。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、労働者及び他の職員にアーク防護を提供する物品の製造に有用な糸に関する。アークフラッシュは電気アークによって引き起こされるエネルギーの爆発的な放出である。電気アークは、典型的には数千ボルト及び数千アンペアの電流を含み、衣類を強い入射熱及び放射エネルギーに暴露する。着用者を保護するために、防護衣料品は、この入射エネルギーが通り抜けて着用者に伝わることに抵抗しなければならない。これは、防護衣料品がいわゆる「破れ」に耐えながらも入射エネルギーの一部を吸収する場合に最もよく生じると考えられてきた。「破れ」の際に、物品に穴が形成される。そのため、アーク保護用の防護物品又は衣類は、衣類内の生地層のいずれかの破れを回避又は最小化するように設計されてきた。
【００１２】
耐火性（すなわち２１より大きい限界酸素指数を有する）のポリマー及び熱的に安定な繊維の中に離散炭素粒子を添加することにより、生地及び衣類のアーク性能をほぼ２倍程度向上できることが見出された。本明細書において、用語「熱的に安定」は、毎分１０℃の速度で４２５℃に加熱された場合にポリマー又は繊維がその重量の少なくとも９０％を保持することを意味する。
【００１３】
生地の重量基準で、生地中の離散炭素粒子の総量が生地中の繊維の総量を基準として０．５〜３重量％である場合に、そのような劇的な改善が見られた。図３は、６．３ｏｚ／ｙｄ2の坪量を有する生地について正規化された、炭素粒子を含有するそのような生地のＡＴＰＶを示している。図示のように、炭素の存在は、ＡＴＰＶによって測定されるように、非常に低い添加量であっても、生地のアーク性能に大きな影響を及ぼし得る。
最良の性能は、生地中で約０．５重量％を超える炭素粒子量で見出され、１２ｃａｌ／ｃｍ2以上の好ましい性能は、約０．７５重量％以上の炭素粒子を有する生地で生じ、特に望ましい範囲は生地中で０．７５〜２重量％の炭素粒子である。
【００１４】
具体的には、本発明は、第１のポリマー組成物を含む第１の領域と第２のポリマー組成物を含む第２の領域とを有する複数の二成分フィラメントを含む糸であって、領域が二成分フィラメント中で識別可能であり好ましくは均一な密度である糸に関する。好ましくは、領域は、第１の領域が芯であり第２の領域が鞘である鞘−芯構造の形態である。あるいは、領域はサイドバイサイド二成分構造の形態である。第１のポリマー組成物は、第１の組成物中の炭素粒子の量を基準として０．５〜２０重量％の、フィラメントの第１の領域に均一に分散された離散炭素粒子を含むアラミドポリマーを含有する。第２のポリマー組成物は、離散炭素粒子を含まないがフィラメントの第２の領域に均一に分散された少なくとも１種のマスキング顔料を有するアラミドポリマーを含有する。糸は、糸の中の全ての二成分フィラメント中の炭素粒子の量を基準として、０．５〜５重量％の離散炭素粒子の総含有率を有する。
【００１５】
そのため、本発明は、標準アラミドフィラメントに対してアーク性能が劇的に改善した、分散された炭素粒子を有する二成分アラミドフィラメントの糸に関する。二成分アラミドフィラメントは更に、糸、生地、又は物品中の黒色炭素含有繊維の存在を隠すための紡糸顔料を含む。いくつかの実施形態では、フィラメントは、繊維中の黒色炭素粒子の存在を更に隠すために、糸、生地、又は物品の形態で更に着色することができる。
【００１６】
糸は複数の二成分フィラメントを含む。「二成分」とは、フィラメントが、何らかの形で異なる少なくとも２つのポリマー組成物から形成されることを意味する。好ましくは、２つのポリマー組成物中で使用されるポリマーは同じであり、組成の違いは特定の添加剤の有無である。二成分フィラメントの製造には少なくとも２つの異なるポリマー組成物が必要とされるため、これは２つの異なるポリマー溶液が製造されることを意味するが、２つの異なるポリマー溶液は同じ又は異なる溶媒を使用することができる。好ましくは、溶媒は２つの異なるポリマー溶液で同じである。
【００１７】
二成分フィラメントは、第１のポリマー組成物を含む第１の領域と、第２のポリマー組成物を含む第２の領域とを有する。領域は、鞘−芯構造又はサイドバイサイド構造において識別可能であり、好ましくは均一な密度である。鞘−芯構造の１つの典型的な領域は鞘であり、他方の典型的な領域は芯である。サイドバイサイド構造は、断面がより楕円形又はドッグボーン形状を有していてもよく、あるいは断面がより豆型又は円形であってもよく、そのため典型的な領域はフィラメントの一方の側部又は他方の側部である。更に、２種のポリマーの相対量が類似している場合、２つの側部又は領域が類似の大きさで実質的に対称であるサイドバイサイド構造を作製することができる。あるいは、一方の側部又は領域が他方の側部又は領域と重なるサイドバイサイド構造、つまり一方の側部又は領域がもう一方の側部又は領域の周囲の５０％超を覆っている構造を作製することができる。これは、２つのポリマーの相対量が非常に異なり、一方の側部又は領域が他方の側部又は領域の円周の７５％以上を覆うことができる場合に当てはまる。
【００１８】
「識別可能」とは、第１と第２のポリマー組成物がフィラメント中で目に見えて混じり合っておらず、２つのポリマー領域の間に、光学顕微鏡又は電子顕微鏡を用いた適切な倍率下での目視検査によって見ることができる明確な可視境界が存在することを意味する。鞘−芯構造中では、好ましくは鞘は連続的である。「連続的」とは、鞘−芯フィラメントの鞘の場合においては、鞘ポリマーが芯ポリマーを完全に放射状に取り囲み、ポリマー鞘による芯ポリマーの被覆がフィラメントの長さに沿って実質的に直線的に連続していることを意味する。好ましくは、芯は連続的又は半連続的である。鞘−芯フィラメントの芯について言及する場合の「連続的」とは、芯ポリマーがフィラメントの長さに沿って実質的に直線的に連続していることを意味し、「半連続」とは芯中の炭素粒子がフィラメント中で望まれる通りに機能するための能力にほとんど影響を与えない不連続性を、芯がフィラメントに沿って直線的にわずかに有し得ることを意味する。サイドバイサイド構造では、好ましくは各側部は「連続的」であり、これは二成分フィラメントの各側部のポリマー領域がその長さに沿って実質的に直線的に連続していることを意味する。しかしながら、いくつかの実施形態においては、炭素粒子を含む領域又は側部は、連続的であっても半連続的であってもよく、半連続的とは、フィラメント中の炭素粒子がフィラメント中で望まれる通りに機能するための能力にほとんど影響を与えない不連続性を、炭素粒子含有領域がフィラメントに沿って直線的にわずかに有し得ることを意味する。鞘に関しての「均一密度」という語句は、光学顕微鏡又は電子顕微鏡を使用して適切な倍率で目視検査することにより、フィラメントの断面が、鞘が概して固体であり、好ましくない多孔性を有さないことを示すことを意味する。好ましい実施形態では、フィラメント中に均一な密度の芯も存在する。芯に関しての、及びサイドバイサイド構造の各側部に関しての「均一な密度」とは、光学顕微鏡又は電子顕微鏡を使用した適切な倍率での目視検査により、フィラメントの断面の大部分が、固体の緻密な中心又は特徴を有し、好ましくない多孔性及び空隙を比較的有さないフィラメントを示すことを意味する。つまり、いくつかの好ましい実施形態では、芯は、実質的に固体の断面及び均一な密度を有する。更に、いくつかの実施形態では、鞘−芯フィラメントは、卵形、楕円形、豆形、繭形、ドッグボーン形、又はこれらの混合である。
【００１９】
それぞれのフィラメントは、形成時、フィラメントにおける全ての力を制御することができないため、形状にわずかな差を有し得ることから、芯が鞘の中心にある必要はなく、又は鞘若しくは芯の厚さは、それぞれのフィラメントにおいて全く同じである必要はない。しかしながら、使用されるポリマー／ポリマー溶液の相対量は、平均寸法を与えることができる。
【００２０】
第１のポリマー組成物は、０．５〜２０重量％の離散炭素粒子を含むアラミドポリマーを含有し、それらの炭素粒子はフィラメントの第１の領域に均一に分散している。二成分構造が鞘芯である場合、第１の領域はフィラメントの芯である。二成分構造がサイドバイサイドである場合、第１の領域はフィラメントの側部のうちの１つである。「均一に分散した」という語句は、炭素粒子が繊維中の望まれる領域の軸方向及び半径方向の両方に一様に分布した領域の中で見られることを意味する。いくつかの実施形態では、第１のポリマー組成物は、０．５〜１５重量％の離散炭素粒子を含むアラミドポリマーを含有し、いくつかの別の実施形態では、第１のポリマー組成物は、０．５〜１０重量％の離散炭素粒子を含むアラミドポリマーを含有する。いくつかの実施形態では、第１のポリマー組成物は、０．５〜６重量％の離散炭素粒子を含むアラミドポリマーを含有する。いくつかの実施形態では、第１のポリマー組成物は、５〜１０重量％の離散炭素粒子を含むアラミドポリマーを含有することが望ましい。いくつかの実施形態では、各二成分フィラメントは、各フィラメントの総重量を基準として０．５〜３重量％の離散炭素粒子の総含有率を有する。
【００２１】
第１のポリマー組成物は、好ましくは空気中の酸素濃度より大きい（すなわち２１超、好ましくは２５超）限界酸素指数（ＬＯＩ）を有するアラミドポリマーを含有する。これは、繊維又はその繊維のみから製造された生地が空気中の通常の酸素濃度で炎を維持することができず、耐火性と見なされることを意味する。第１のポリマーは、更に好ましくは、毎分１０℃の割合で４２５℃まで加熱された場合にその重量の少なくとも９０％を保持し、これはこの繊維が高い熱安定性を有することを意味する。この耐火性かつ熱安定性のポリマーと離散炭素粒子との組み合わせは、改善されたアーク性能を相乗的に与えると考えられる。
【００２２】
繊維中に存在する炭素粒子は、１０μｍ以下、好ましくは平均０．１〜５μｍの平均粒径を有し、いくつかの実施形態では、０．５〜３μｍの平均粒径が好ましい。いくつかの実施形態では０．１〜２μｍの平均粒径が望ましく、いくつかの実施形態では０．５〜１．５μｍの平均粒径が好ましい。炭素粒子としては、重質石油製品及び植物油の不完全燃焼によって製造されたカーボンブラックのようなものが挙げられる。カーボンブラックは、すすよりも高いが活性炭よりも低い表面積対体積の比を有する準結晶質炭素の形態である。これらは、典型的には、紡糸による繊維の形成前に紡糸ドープに炭素粒子を添加することによって繊維の中に組み込まれる。鞘−芯フィラメントにおいて、炭素粒子を含む第１のポリマー組成物はフィラメントの芯の中に存在する。
【００２３】
アラミドポリマー組成物に離散炭素粒子を供給するために、本質的に任意の市販のカーボンブラックを使用することができる。ある好ましい実施においては、ポリマー溶液、好ましくはアラミドポリマー溶液中のカーボンブラックの別個の安定な分散液が最初に製造され、その後均一な粒子分布を得るために分散液が粉砕される。この分散液は、好ましくは、第１のポリマー組成物を形成するために紡糸する前にアラミドポリマー溶液に注入される。
【００２４】
第２のポリマー組成物もアラミドポリマーを含むが、離散炭素粒子は含まない。つまり、この組成物を中に含むフィラメント領域が、本明細書で定義される炭素粒子を含まない。第２のポリマー組成物中で使用されるアラミドポリマーも、好ましくは空気中の酸素濃度より大きい（すなわち２１超、好ましくは２５超）限界酸素指数（ＬＯＩ）を有する。鞘−芯フィラメントにおいて、炭素粒子を含まない第２のポリマー組成物は、フィラメントの鞘の中に存在する。
【００２５】
第２のポリマー組成物は、その第２のポリマー組成物が存在する領域がフィラメントの他の領域における炭素粒子の存在を好ましくは隠すことを可能にすることを助けるために中に均一に分散された少なくとも１種の顔料を更に有する。いくつかの実施形態では、少なくとも１種のマスキング顔料は、５〜２５重量％の量で第２のポリマー組成物中に存在する。いくつかの他の実施形態では、少なくとも１種のマスキング顔料は、１０〜２０重量％の量で第２のポリマー組成物中に存在する。いくつかの実施形態では、少なくとも１種のマスキング顔料は、二成分フィラメントの総重量を基準として２．５〜２４重量％の量で二成分フィラメント中に存在する。１つの特に好ましい顔料は二酸化チタン（ＴｉＯ2）である。
【００２６】
本明細書で使用される「アラミド」は、アミド（−ＣＯＮＨ−）結合の少なくとも８５％が２つの芳香環に直接結合しているポリアミドを意味する。アラミドと共に添加物を使用することができ、実際、１０重量％と同量までのその他のポリマー材料をアラミドとブレンドできること、又はアラミドのジアミンを１０％と同量のその他のジアミンで置き換えた、若しくはアラミドの二酸塩化物を１０％と同量のその他の二酸塩化物で置き換えたコポリマーを使用できることが判明した。適切なアラミド繊維は、Ｍａｎ−Ｍａｄｅ  Ｆｉｂｅｒｓ−Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌｕｍｅ  ２，Ｓｅｃｔｉｏｎ  ｔｉｔｌｅｄ  Ｆｉｂｅｒ−Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ａｒｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｌｙａｍｉｄｅｓ，ｐａｇｅ  ２９７，Ｗ．Ｂｌａｃｋ  ｅｔ  ａｌ．，Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９６８に記載されている。アラミド繊維は、米国特許  第４，１７２，９３８号明細書；同第３，８６９，４２９号明細書；同第３，８１９，５８７号明細書；同第３，６７３，１４３号明細書；同第３５４，１２７号明細書；及び同第３，０９４，５１１号明細書にも開示されている。
【００２７】
いくつかの好ましい実施形態では、アラミドポリマーはメタ−アラミドである。メタ−アラミドは、アミド結合が互いに対してメタ位にあるアラミドである。好ましくは、メタ−アラミドポリマーは、典型的には少なくとも約２５のＬＯＩを有する。１つの好ましいメタ−アラミドはポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）である。
【００２８】
いくつかの実施形態では、二成分フィラメントは、５〜５０重量％の第１のポリマー組成物と、５０〜９５重量％の第２のポリマー組成物とを含む。つまり、鞘／芯フィラメントにおいて、鞘／芯重量比は好ましくは９５：５〜５０：５０である。いくつかの好ましい実施形態では、最大鞘／芯重量比は９０：１０であり、最小鞘／芯重量比は６０：４０である。いくつかの実施形態では、好ましい鞘／芯重量比は、９０：１０〜７０：３０の範囲である。
【００２９】
いくつかの実施形態では、本発明は更に、均一に分散された炭素粒子を中に含む芯を有する鞘−芯二成分フィラメントを含む糸の形成方法であって、糸が、炭素含有芯の存在を隠すための二成分フィラメントの鞘の中の顔料、好ましくは二酸化チタン顔料を更に含む方法に関する。あるいは、本発明は、更に、中に均一に分散された炭素粒子を含む第１の側部を有するサイドバイサイド構造を有する二成分フィラメントを含む糸の形成方法であって、糸が、炭素を含有する側部の存在を隠すための顔料、好ましくは二酸化チタン顔料を二成分フィラメントの第２の側部の中に更に含む方法に関する。
【００３０】
ある実施形態では、本発明は、二成分フィラメントを含む糸の形成方法であって、各フィラメントが、中に均一に分散された炭素粒子を含む第１のアラミドポリマーの識別可能な芯と、中に離散炭素粒子を含まず均一に分散された少なくとも１種のマスキング顔料を有する第２のアラミドポリマーの識別可能な好ましくは均一な密度の鞘とを含み、鞘が芯を取り囲んでおり：
ａ）離散炭素粒子を更に含む第１のアラミドポリマーを含む第１のポリマー溶液を溶媒中で形成し、同じ又は異なる溶媒中で、炭素粒子を含まず好ましくは中に均一に分散された少なくとも１種のマスキング顔料を有する第２のアラミドポリマーの第２のアラミドポリマー溶液を形成する工程；
ｂ）第１のアラミドポリマー溶液及び第２のアラミドポリマー溶液のための別個の注入口と、ドープフィラメントを紡糸するための複数の排出キャピラリとを有する紡糸口金アセンブリを提供する工程；
ｃ）排出キャピラリを通して第１及び第２のアラミド溶液の複数の結合流を紡糸セルに押し出すことにより、第２のアラミドポリマー溶液の鞘と第１のアラミドポリマー溶液の芯とを有する複数のドープフィラメントを形成する工程；並びに
ｄ）複数のドープフィラメントから溶媒を抽出してポリマーフィラメントの糸を製造する工程；
を含む方法に関する。
【００３１】
いくつかの実施形態では、鞘−芯構造の形成方法は、乾式紡糸を使用することで行われる。この実施形態では、複数のドープフィラメントから溶媒を抽出して糸を製造する工程は：
ｉ）ドープフィラメントから溶媒を除去して、溶媒が減少したフィラメントを形成するために、ドープフィラメントを紡糸セルの中で加熱されたガスと接触させる工程；
ｉｉ）溶媒が減少したフィラメントを水性液体でクエンチしてフィラメントを冷却し、ポリマーフィラメントの糸を形成する工程；及び
ｉｉｉ）糸を洗浄及び加熱することによりポリマーフィラメントの糸から溶媒を更に抽出する工程；
を含む。
【００３２】
ある実施形態では、本発明は、サイドバイサイド構造を有する二成分フィラメントを含む糸の形成方法であって、各フィラメントが、中に均一に分散された炭素粒子を含む第１のアラミドポリマーの識別可能な第１の側部と、中に炭素粒子を含まず均一に分散された少なくとも１種のマスキング顔料を有する第２のアラミドポリマーの第２の側部とを含み：
ａ）離散炭素粒子を更に含む第１のアラミドポリマーを含む第１のポリマー溶液を溶媒中で形成し、同じ又は異なる溶媒中で、炭素粒子を含まず好ましくは中に均一に分散された少なくとも１種のマスキング顔料を有する第２のアラミドポリマーの第２のアラミドポリマー溶液を形成する工程；
ｂ）第１のアラミドポリマー溶液及び第２のアラミドポリマー溶液のための別個の注入口と、ドープフィラメントを紡糸するための複数の排出キャピラリとを有する紡糸口金アセンブリを提供する工程；
ｃ）排出キャピラリを通して第１及び第２のアラミド溶液の複数の結合流を紡糸セルに押し出すことにより、第１のアラミドポリマー溶液の第１の側部と第２のアラミドポリマー溶液の第２の側部とをサイドバイサイドの配向で有する複数のドープフィラメントを形成する工程；並びに
ｄ）複数のドープフィラメントから溶媒を抽出してポリマーフィラメントの糸を製造する工程；
を含む方法に関する。
【００３３】
いくつかの実施形態では、サイドバイサイド構造の形成方法は、乾式紡糸を使用することで行われる。この実施形態では、複数のドープフィラメントから溶媒を抽出して糸を製造することは：
ｉ）ドープフィラメントから溶媒を除去して、溶媒が減少したフィラメントを形成するために、ドープフィラメントを紡糸セルの中で加熱されたガスと接触させる工程；
ｉｉ）溶媒が減少したフィラメントを水性液体でクエンチしてフィラメントを冷却し、ポリマーフィラメントの糸を形成する工程；及び
ｉｉｉ）ポリマーフィラメントの糸から溶媒を更に抽出する工程；
を含む。
【００３４】
一実施形態では、方法は、芯鞘型のフィラメントの糸を乾式紡糸することを含む。一般的に、「乾式紡糸」という用語は、紡糸口金孔を通して、連続流におけるポリマー溶液を、加熱されたガス雰囲気を備えた紡糸セルとして知られる加熱されたチャンバーに押し出し、ドープフィラメントを形成することによってフィラメントを作製するプロセスを意味する。加熱されたガス雰囲気は、ドープフィラメントから溶媒のかなりの部分、一般的には４０％以上を除去して、更に処理することができる十分な物理的完全性を有する半固体のフィラメントを残す。この「乾式紡糸」は、ポリマー溶液が液体浴又は凝固媒体に押し出されて又は直接押し出されてポリマーフィラメントを再生する「湿式紡糸」又は「エアギャップ湿式紡糸」（エアギャップ紡糸とも称される）と異なる。換言すると、乾式紡糸では、ガスが主要な初期の溶媒抽出媒体であり、且つ湿式紡糸（及びエアギャップ湿式紡糸）では、液体が主要な初期の溶媒抽出媒体である。乾式紡糸では、ドープフィラメントからの溶媒の十分な除去及び半固体のフィラメントの形成後、次いで、フィラメントを更なる液体で処理してフィラメントを冷却し、場合によりこれから更なる溶媒を抽出することができる。その後の洗浄、延伸、及び熱処理は、糸におけるフィラメントから溶媒を更に抽出することができる。
【００３５】
好ましい実施形態では、加熱された紡糸セルにおいて、ドープフィラメントは、本質的に不活性な加熱されたガス及びドープフィラメントから除去された溶媒の量のみを含有する環境に接触又は曝される。好ましい不活性ガスは、室温でガスであるものである。
【００３６】
方法は、異なる溶液中に少なくとも２つの異なるポリマー組成物、すなわち溶媒中に第１のアラミドポリマーを含みかつ炭素粒子を含む第１のポリマー溶液と、好ましくは同じ溶媒中に第２のアラミドポリマーを含み炭素粒子を含まないがカーボンブラックではない少なくとも１種のマスキング顔料を更に含む第２のポリマー溶液とを形成することを含む。
【００３７】
溶媒は、好ましくは、例えば、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等のプロトン受容体としても機能する溶媒からなる群から選択される。また、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を溶媒として使用することもできる。ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）が好ましい溶媒の１つである。
【００３８】
任意の特定の溶媒における任意の特定の溶媒の溶解性は、ポリマー及び溶媒の相対量、ポリマーの分子量又は固有粘度、システムの温度を含む様々なパラメーターに依存する。更に、ポリマーは最初に溶媒に溶解することができる一方、時間と共にポリマーは溶媒から沈殿する場合があり、溶液が安定な溶液ではないことを意味する。
【００３９】
好ましい実施形態では、第１及び第２のポリマー溶液は、安定なポリマー紡糸溶液である。「安定なポリマー紡糸溶液」とは、ポリマーが、繊維を紡糸するのに適した濃度及び温度で溶媒又は溶媒系に溶解性であり、且つポリマーが溶媒に無制限に溶解したままであることを意味する。「溶媒系」という用語は、溶媒と、無機塩などの可溶化／安定化助剤とを含むことを意味する。
【００４０】
いくつかの実施形態では、アラミドポリマーは、可溶化／安定化塩が存在する場合のみに有用な安定ポリマー紡糸溶液を形成する。そのため、望まれ必要とされる場合には、アラミドポリマー溶液は、溶液中のポリマーを維持するために、溶液中の塩、ポリマー、及び溶媒の量を基準として、少なくとも４重量％の無機塩を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、少なくとも７重量％の無機塩を含む。
【００４１】
使用され得る無機塩としては、カルシウム、リチウム、マグネシウム、又はアルミニウムからなる群から選択されるカチオンを有する塩化物又は臭化物が挙げられる。塩化カルシウム又は塩化リチウム塩が好ましい。本明細書において使用される場合、「塩」という語は、選択された溶媒におけるポリマーの溶解性を増加させるか、又は安定した紡糸溶液を供給することを促進する化合物を含むこと、及び塩であり得るがポリマーの限界酸素指数を増加させるために単に添加される任意の添加剤（特に難燃性添加剤）を除外することを意味する。
【００４２】
有用なポリマー溶液は、押し出され、好ましくは乾式紡糸されて、有用なドープフィラメントを形成することができるものである。有用なポリマー溶液を形成するために平衡させることができるパラメーターとしては、ポリマー分子量及び溶媒におけるポリマーの濃度が挙げられる。明らかに、特定のパラメーターは、選択されるポリマー及び溶媒に依存する。しかしながら、特定の粘度の特定のポリマー溶液は、有用なフィラメントを作製する傾向があることが知られている。例えば、温度、濃度、ポリマー、及び溶媒の種類、ポリマー分子量等の粘度に影響を及ぼす可能性のある全ての変数を用いて、有用なポリマー溶液を作製することができる。一般的には、こうした溶液は、約１０〜１０００パスカル秒（Ｐａ−ｓｅｃ）、好ましくは約５０〜５００Ｐａ−ｓｅｃのいわゆるゼロ剪断速度又はニュートン粘度を有する。
【００４３】
少なくとも第１及び第２の組成物及び溶液を形成した後、乾式紡糸プロセスは、第１の溶液及び第２の溶液のための別個の注入口を有する紡糸口金アセンブリと、ドープフィラメントを押し出す（紡糸する）ための複数の排出キャピラリとを提供することを含む。ドープフィラメントを紡糸するのに有用な１つの好ましい紡糸口金アセンブリは、Ｄａｖｉｅｓの米国特許第５，５０５，８８９号明細書に開示されている。しかしながら、他の紡糸口金アセンブリも潜在的に有用であり、米国特許第２，９３６，４８２号明細書及び同３，５４１，１９８号明細書に示されている紡糸口金アセンブリのような多くの異なる特徴を有し得る。これらは使用し得る可能な紡糸口金アセンブリのほんの一部である。
【００４４】
方法は、好ましくは第２のアラミドポリマー溶液の連続した鞘と、第１のアラミドポリマー溶液の概して連続した芯とを有する複数のドープフィラメントを形成することを更に含む。芯は、二成分フィラメントが望み通りに機能するために十分な炭素粒子を与えるために厳密に連続的である必要はない。あるいは、炭素粒子を含まないポリマーの連続領域を有する複数のドープフィラメントは、サイドバイサイド二成分フィラメント構造中に炭素粒子を含むポリマーの連続領域と一緒に紡糸される。これらのフィラメント構造は、共に、紡糸口金アセンブリにおける排出キャピラリを通して第１及び第２の溶液の複数の結合流を紡糸セルに押し出すことによって作製される。本明細書の目的のためには、「紡糸セル」は、ドープフィラメントから溶媒を除去することができる任意の種類のチャンバー又は浴を含むことが意図されている。
【００４５】
好ましい実施形態では、第１の溶液及び第２の溶液は、別個の注入口を介して紡糸口金アセンブリに且つその中に供給され、ここでこれらは組み合わされる。いくつかの実施形態では、紡糸口金アセンブリは、２つの溶液がともに紡糸口金アセンブリにおけるそれぞれの排出キャピラリに供給されるように、２つの溶液を分配して二成分ドープフィラメントを形成する。二成分ドープフィラメントは、紡糸口金のそれぞれの排出キャピラリにおいて第１のポリマー溶液及び第２のポリマー溶液を合わせることによって作製された、第２のアラミドポリマー溶液の連続した鞘と、第１のアラミドポリマー溶液の半連続若しくは連続した芯とを好ましくは有する。すなわち、溶液は、鞘−芯型の配列を与えるために適した方法で供給され、次いで、同じ排出キャピラリを通して押し出され、それぞれの排出キャピラリは、紡糸口金アセンブリの複数の排出キャピラリのうちの１つである。これは好ましい実施形態である一方で、第１及び第２のポリマー溶液を合わせて所望の構造の適切な二成分ドープフィラメントを形成する排出キャピラリ若しくは開口部の任意の構成又は方法を使用することができる。
【００４６】
好ましい方法は、複数のドープフィラメントから溶媒を除去して溶媒が減少したフィラメントを形成するために、ドープフィラメントを紡糸セルの中で加熱されたガスと接触させることを継続する。一般的には、加熱されたガスは、窒素などの不活性ガスである。いくつかの実施形態では、ドープフィラメントは、紡糸セルにおける加熱されたガスのみと接触する。
【００４７】
いくつかの実施形態では、ドープフィラメントから、複数のドープフィラメントの中の全溶媒の５０〜８５％もの溶媒が紡糸セル中で除去される。そのため、ドープフィラメントは、紡糸セルの中で溶媒が減少したフィラメントへと変換される。次いで、溶媒が減少したフィラメントは、フィラメントを冷却するために水性液体でクエンチされ、ポリマーフィラメントの糸を形成する。また、クエンチは、より効率的な下流での処理のためにフィラメントから表面粘着性の一部を除去するのにも役立つ。更に、クエンチは、いくらかの更なる溶媒を除去することができ、クエンチ後、ドープフィラメントにおける全ての元の溶媒の７５％以上を除去することが可能である。次いで、ポリマーフィラメントの糸から溶媒を更に抽出するための更なる工程が行われる。これらの工程は、必要に応じて、更なる洗浄、延伸、及び／又は熱処理を含むことができる。
【００４８】
「糸」とは、一緒に紡糸又は撚り合わされて連続ストランドを形成する繊維の集合体を意味する。本明細書において、糸は、通常、連続マルチフィラメント糸として知られている紡糸された二成分フィラメントの集合体を指す。しかしながら、本明細書で紡糸されたフィラメントは、当技術分野で単糸として知られているものに変換することができ、これは織り及び編み加工などの作業に適した最も単純な繊維製品材料のストランドである。例えば、ステープルファイバー糸は、二成分繊維からステープルファイバー形態で形成することができ、この糸は多少の撚りを有する。単糸に撚りが存在する場合、それは全て同じ方向である。本明細書中で使用される「諸撚糸（ｐｌｙ  ｙａｒｎ及びｐｌｉｅｄ  ｙａｒｎ）」という語句は、互換的に使用することができ、２本以上の糸、すなわち撚り合わされている又は重ね合わせられている単糸を指す。
【００４９】
本明細書の目的のためには、「繊維」及び「フィラメント」という用語は互換的に使用され、その長さに垂直な断面積の幅に対する長さの比率が大きい、比較的柔軟で巨視的に均一な物体として定義される。また、このような繊維は、繊維製品用途における十分な強度のために、好ましくは概して密な断面を有する。すなわち、繊維は好ましくはあまり空隙を有さないか多量の好ましくない空隙を有さない。
【００５０】
必要に応じて、糸は、連続マルチフィラメント又はステープル形態のいずれかで、他の繊維とブレンドされた本明細書に記載の二成分繊維を含んでいてもよい。また、二成分フィラメントの糸はステープルファイバーへと切断されてもよい。本明細書で使用される用語「ステープルファイバー」は、望みの長さに切断されているか若しくはけん切されている繊維、又はその長さに垂直な断面積の幅に対する長さの比率が連続フィラメントと比較した場合に小さくなるように製造された繊維を指す。人工ステープルファイバーは、例えば綿、羊毛、又は梳毛糸の紡糸装置での加工に適した長さに切断されるか製造される。ステープルファイバーは、（ａ）実質的に均一な長さを有していてもよく、（ｂ）可変又はランダムな長さを有していてもよく、又は（ｃ）ステープルファイバーの部分集団が実質的に均一な長さを有し、他の部分集団のステープルファイバーが異なる長さを有し、これらの部分集団中のステープルファイバーが一緒に混合されて実質的に均一な分布を形成していてもよい。
【００５１】
いくつかの実施形態では、好適なステープルファイバーは、１〜３０ｃｍ（０．３９〜１２インチ）の切断長さを有する。いくつかの実施形態では、好適なステープルファイバーは、２．５〜２０ｃｍ（１〜８インチ）の長さを有する。いくつかの好ましい実施形態では、短ステープルプロセスによって製造されたステープルファイバーは、６ｃｍ（２．４インチ）以下の切断長さを有する。いくつかの好ましい実施形態では、短ステープルプロセスによって製造されたステープルファイバーは、１．９〜５．７ｃｍ（０．７５〜２．２５インチ）のステープルファイバー長を有し、３．８〜５．１ｃｍ（１．５〜２．０インチ）の繊維長が特に好ましい。長いステープル、梳毛、又は羊毛系の紡糸のためには、最大１６．５ｃｍ（６．５インチ）の長さを有する繊維が好ましい。
【００５２】
ステープルファイバーは任意の方法で製造することができる。例えば、ステープルファイバーは、ロータリーカッター又はギロチンカッターを使用して連続直線繊維から切断することができ、結果として直線（すなわち非捲縮）ステープルファイバーが得られる。あるいはステープルファイバーの長さに沿って鋸歯状捲縮を有し、好ましくは１ｃｍ当たり８捲縮以下の捲縮（又は繰り返し曲げ）回数を有する捲縮連続繊維から更に切断することができる。好ましくは、ステープルファイバーは捲縮を有する。
【００５３】
ステープルファイバーは、連続繊維のけん切によって形成することもでき、結果として、捲縮として作用する変形部分を有するステープルファイバーが得られる。けん切されたステープルファイバーは、所定の距離の１つ以上のけん切ゾーンを有するけん切作業中にトウ又は連続フィラメントの束を破断することによって製造することができ、破断ゾーン調整によって制御される平均切断長を有する繊維のランダムな可変の塊が形成される。
【００５４】
紡糸されたステープルヤーンは、当該技術分野において周知の従来の長及び短ステープルリング紡糸法を用いてステープルファイバーから製造することができる。しかし、糸はエアジェット紡糸、オープンエンド紡糸、及びステープルファイバーを利用可能な糸へと変換する他の多くの種類の紡糸を使用して紡糸することもできることから、これはリング紡糸に限定することを意図していない。紡糸されたステープルヤーンは、けん切トウ紡糸ステープルプロセスを使用するけん切によって直接製造することもできる。従来のけん切プロセスによって形成された糸の中のステープルファイバーは、典型的には最大１８ｃｍ（７インチ）の長さを有する。しかしながら、例えばＰＣＴ出願国際公開第００７７２８３号に記載されているような方法によって、けん切により製造された紡糸されたステープルヤーンは、最大長さ約５０ｃｍ（２０インチ）のステープルファイバーも有し得る。けん切プロセスはある程度の捲縮を繊維に付与することから、けん切されたステープルファイバーは通常は捲縮を必要としない。
【００５５】
必要に応じて、二成分フィラメントから製造されたステープルファイバー、又は二成分フィラメント自体を、繊維ブレンドの中で更に使用することができる。繊維ブレンドとは、２つ以上のステープルファイバーの種類、又は２種以上の連続フィラメントを任意の方法で組み合わせることを意味する。好ましくは、ステープルファイバーブレンドは「均質ブレンド」であり、これはブレンド中の様々なステープルファイバーが比較的均一な繊維の混合物を形成することを意味する。いくつかの実施形態では、２つ以上のステープルファイバーの種類は、様々なステープルファイバーがステープルヤーンの束の中に均一に分布するようにステープルファイバーヤーンが紡糸される前に又は最中にブレンドされる。
【００５６】
ブレンドは帯電防止繊維を含んでいてもよい。１つの好適な繊維は、Ｄｅ  Ｈｏｗｉｔｔの米国特許第４，６１２，１５０号明細書及び／又はＨｕｌｌの米国特許第３，８０３，４５３号明細書に記載のものなどの、１〜３重量％の量の溶融紡糸熱可塑性帯電防止繊維である。これらの繊維は、カーボンブラックを含有しているが、繊維ポリマーは難燃性と熱安定性の組み合わせを有していないため、アーク性能にはほとんど影響を及ぼさない。すなわち、これは、２１を超えるＬＯＩを組み合わせて有しておらず、また毎分１０℃の速度で４２５℃まで加熱された場合にその重量の少なくとも９０％を保持しない。実際、そのような熱可塑性帯電防止繊維は、毎分１０℃の速度で４２５℃まで加熱にされた場合に３５重量％超を失う。本明細書の目的のために、及びいかなる混乱も避けるために、離散炭素粒子の重量％単位での総含有率は、あらゆる少量の帯電防止繊維を除いた繊維ブレンドの総重量を基準とする。
【００５７】
生地は糸から製造することができ、いくつかの実施形態では、好ましい生地としては、限定するものではないが、織り生地又は編み生地が挙げられる。一般的な生地の設計及び構造は当業者に周知である。「織り」生地とは、平織り、千鳥綾織り、篭目織り、サテン織り、綾織りなどの任意の織られた生地を生成するために、縦糸又は長さ方向の糸を、横糸又は横方向の糸と互いに織り合わせることによって織機で通常形成される生地を意味する。平織り及び綾織りは、業界で使用される最も一般的な織り方であると考えられており、多くの実施形態において好ましい。
【００５８】
「編み」生地とは、針を使用することによって糸ループを織り合わせることによって通常形成される生地を意味する。多くの場合、編み生地を製造するために、紡糸されたステープルヤーンは、その糸を生地へと変換する編み機に供給される。必要に応じて、撚り合わされていてもいなくてもよい複数の端部又は糸を編み機に供給してもよい。すなわち、糸の束又は諸撚糸の束を編み機に同時に供給し、従来の技術を用いて、生地へと、あるいは手袋などの衣料品へと直接、編むことができる。編物の締まり具合は、任意の具体的な要求を満たすように調節することができる。防護衣料品の特性の非常に効果的な組み合わせは、例えばシングルジャージーニットパターン及びテリーニットパターンで見出されている。
【００５９】
いくつかの特に有用な実施形態では、紡糸されたステープルヤーンは、耐アーク性かつ難燃性の衣類を製造するために使用することができる。いくつかの実施形態では、衣類は、紡糸されたステープルヤーンから製造された本質的に１層の保護生地を有することができる。この種の衣類としては、極度の熱的事象が起こり得る化学加工産業又は工業若しくは電気設備などの状況で着用することができるジャンプスーツ、カバーオール、ズボン、シャツ、手袋、袖などが挙げられる。ある好ましい実施形態では、衣類は本明細書に記載の糸を含む生地から製造される。
【００６０】
この種の防護物品又は防護衣類としては、電気技師及びプロセス制御の専門家などの産業関係者並びにその他の電気アーク電位環境で作業する可能性がある人々によって使用される防護コート、ジャケット、ジャンプスーツ、カバーオール、フードなどが挙げられる。好ましい実施形態では、防護衣類は、電気パネル又は変電所での作業が必要とされる場合に衣類及び他の防護具の上に通常使用される七分丈のコートを含む、コート又はジャケットである。
【００６１】
好ましい実施形態では、単一の生地層の防護物品又は防護衣類は、２ｃａｌ／ｃｍ2／ｏｚよりも大きいＡＴＰＶを有し、これは、アーク評価のための２つの一般的な等級区分体系のいずれかによって測定される、少なくともカテゴリー２のアーク等級又はそれ以上である。全米防火協会（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｆｉｒｅ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、ＮＦＰＡ）は、４つの異なるカテゴリーを有しており、カテゴリー１が最も性能が低く、カテゴリー４が最も性能が高い。ＮＦＰＡ  ７０Ｅ体系では、カテゴリー１、２、３、及び４は、それぞれ１平方センチメートル当たり４、８、２５、及び４０カロリーの、生地を通る最小しきい値熱流束に対応する。米国電気安全規程（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｃｏｄｅ、ＮＥＳＣ）も、３つの異なるカテゴリーを有する等級体系を有しており、カテゴリー１が最も性能が低く、カテゴリー３が最も性能が高い。ＮＥＳＣ体系では、カテゴリー１、２、及び３は、それぞれ１平方センチメートル当たり４、８、及び１２カロリーの、生地を通る最小しきい値熱流束に対応する。したがって、カテゴリー２のアーク等級を有する生地又は衣類は、標準設定法ＡＳＴＭ  Ｆ１９５９又はＮＦＰＡ  ７０Ｅに従って測定される１平方センチメートル当たり８カロリーの熱流束に耐えることができる。
【００６２】
いくつかの実施形態では、生地及び物品は、好ましくは３０〜７０の範囲の「Ｌ*」値を有する。
【００６３】
試験方法
耐アーク性。本発明の生地の耐アーク性は、ＡＳＴＭ  Ｆ−１９５９−９９“Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ｔｈｅ  Ａｒｃ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｖａｌｕｅ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  Ｃｌｏｔｈｉｎｇ”に従って決定される。好ましくは、本発明の生地は、少なくとも０．８カロリー毎平方センチメートル毎オンス毎平方ヤード、より好ましくは少なくとも２カロリー毎平方センチメートル毎オンス毎平方ヤードの耐アーク性（ＡＴＰＶ）を有する。
【００６４】
熱重量分析（ＴＧＡ）。毎分１０℃の速度で４２５℃まで加熱した場合にその重量の少なくとも９０％を保持する繊維は、Ｎｅｗａｒｋ，ＤｅｌａｗａｒｅのＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｗａｔｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの一部門）から入手可能な２９５０型熱重量分析計（ＴＧＡ）を使用して決定することができる。ＴＧＡは、温度の上昇に対する試料の重量損失のスキャンを与える。ＴＡ  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ分析プログラムを使用して、任意の記録された温度で％重量損失を測定することができる。プログラムプロファイルは、試料を５０℃で平衡化すること；毎分１０℃又は２０℃で、５０℃から１０００℃まで昇温すること；１０ｍｌ／分で供給される気体として空気を使用すること；及び５００μＬのセラミックカップ（ＰＮ  ９５２０１８．９１０）試料容器を使用すること；からなる。具体的な試験手順は以下の通りである。ＴＧＡは、ＴＡ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ２９００コントローラのＴＧＡスクリーンを使用してプログラムした。試料ＩＤを入力し、毎分２０℃の計画された温度上昇プログラムを選択した。空の試料カップは、装置の風袋機能を使用して風袋秤量した。繊維試料を約１／１６インチ（０．１６ｃｍ）の長さに切断し、試料パンを試料でゆるく満たした。試料重量は１０〜５０ｍｇの範囲である必要がある。ＴＧＡは天秤を有しているため、正確な重量を事前に決定する必要はない。いずれの試料もパンの外側にあってはならない。熱電対がパンの上端に近いが接触していないことを確認して、充填した試料パンを天秤ワイヤに載せた。炉をパンの上に上げてＴＧＡを開始する。プログラムが完了した後、ＴＧＡは自動的に炉を下げ、試料パンを取り外し、冷却モードに入る。その後、ＴＡ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ２９００  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ分析プログラムを使用して分析し、温度範囲全体にわたる重量損失率についてのＴＧＡスキャンを生成する。
【００６５】
限界酸素指数。本発明の生地の限界酸素指数（ＬＯＩ）は、ＡＳＴＭ  Ｇ−１２５−００“Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｌｉｑｕｉｄ  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｆｉｒｅ  Ｌｉｍｉｔｓ  ｉｎ  Ｇａｓｅｏｕｓ  Ｏｘｉｄａｎｔｓ”に従って決定する。
【００６６】
色測定。色及び分光反射率を測定するために使用したシステムは、１９７６  ＣＩＥＬＡＢカラースケール（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅによって開発されたＬ*−ａ*−ｂ*システム）である。ＣＩＥ「Ｌ*−ａ*−ｂ*」システムでは、色は、３次元空間の点として見られる。「Ｌ*」値は、高い値が最も明るい明度座標であり、「ａ*」値は、赤色の色相を示す「＋ａ*」と緑色の色相を示す「−ａ*」とを有する赤色／緑色座標であり、「ｂ*」値は、黄色の色相を示す「＋ｂ*」と青色の色相を示す「−ｂ*」とを有する黄色／青色座標である。示されているように、分光光度計を使用して、繊維のパフ又は生地若しくは衣類の形態のいずれかで試料の色を測定した。具体的には、業界標準の１０°の観察者及びＤ６５光源を含むＨｕｎｔｅｒ  Ｌａｂ  Ｕｌｔｒａ  Ｕｌｔｒａｓｃａｎ（登録商標）ＰＲＯ分光光度計を使用した。本明細書で使用されるカラースケールは、旧Ｈｕｎｔｅｒカラースケールの座標がアスタリスクなしの（「Ｌ−ａ−ｂ」）で指定されるのとは対照的に、アスタリスクと共にＣＩＥ（「Ｌ*−ａ*−ｂ*）カラースケールの座標を使用する。
【００６７】
炭素粒子の重量％。繊維を製造する際の繊維中のカーボンブラックの公称量は、成分の単純な物質収支によって決定される。繊維が製造された後、繊維中に存在するカーボンブラックの量は、繊維試料の重量を測定し、カーボンブラック粒子に影響を及ぼさない適切な溶媒にポリマーを溶解することにより繊維を除去し、炭素ではないあらゆる無機塩を除去するために残りの固形分を洗浄し、残りの固形分を秤量することによって決定することができる。ある具体的な方法は、約１ｇの試験する繊維、糸、又は生地を秤量し、水分を除去するためにその試料を１０５℃のオーブン中で６０分間加熱し、その後試料をデシケーターの中に入れて室温まで冷却し、その後試料を秤量して０．０００１ｇの精度までの初期重量を得ることを含む。その後、試料を攪拌機付きの２５０ｍｌの平底フラスコの中に入れ、例えば９６％硫酸などの適切な溶媒１５０ｍｌを添加する。その後、フラスコを、蒸気がコンデンサーの頂部から出るのを防ぐのに十分な流量で作動する冷却水コンデンサーを備えた一体型の撹拌機／ヒーターの上に置く。その後、糸が溶媒中に完全に溶解するまで撹拌しながら加熱する。その後、フラスコをヒーターから取り外し、室温まで放冷する。その後、フラスコの内容物を、風袋秤量済みの０．２ミクロンＰＴＦＥ濾紙を備えたＭｉｌｌｉｐｏｒｅ真空フィルターユニットを用いて真空濾過する。真空を解除した後、同様にフィルターを通過させた追加の溶媒２５ｍｌでフラスコを洗い流す。その後、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅユニットを真空フラスコから取り外し、新しい清浄なガラス製真空フラスコをはめ直す。真空で、濾紙上のｐＨ紙チェックが洗浄水が中性であることを示すまで、ろ紙上の残渣を水で洗浄する。その後、最後に残渣をメタノールで洗浄する。残渣試料を有する濾紙を取り出し、皿に置き、１０５℃のオーブン中で加熱して２０分間乾燥させる。その後、残渣試料を有する濾紙をデシケーターに入れて室温まで冷却し、引き続き残渣試料を有する濾紙を秤量して０．０００１ｇの精度までの最終重量を得る。濾紙の重量を、残渣試料を有する濾紙の重量から差し引く。次に、この重量を糸又は繊維又は生地の初期重量で割り、１００を掛ける。これにより、繊維、糸、又は生地中のカーボンブラックの重量％が得られる。
【００６８】
粒径。カーボンブラックの粒径は、ＡＳＴＭ  Ｂ８２２−１０−“Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌ  Ｐｏｗｄｅｒｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  ｂｙ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ”の総則を用いて測定することができる。
【００６９】
顔料の重量％。繊維を製造する際の繊維中のカーボンブラックではない顔料の公称量は、成分の単純な物質収支によって決定される。繊維を製造した後、繊維中に存在する顔料の量は、繊維の試料の重量を測定し、試料を灰化し、残った固形分を秤量して重量パーセントを計算する一般的な方法により決定することができる。繊維試料中のＴｉＯ2の量を決定するための１つの具体的な方法は、試験する繊維を約５ｇ秤量すること、その試料を１０５℃のオーブン中で６０分間加熱して水分を除去すること、その後試料を約１５分間デシケーターの中に入れて室温まで冷却することを含む。その後、合成石英るつぼを８００℃で運転しているマッフル炉の中に１５分間入れ、その後これを取り出してデシケーターの中で１５分間冷ます。その後、るつぼを０．０００１ｇの精度でまで秤量する。乾燥した糸試料も秤量して０．０００１ｇの精度でまで秤量し、その初期重量を得る。乾燥した糸試料をるつぼの中に入れ、その後試料が入っているるつぼを８００℃で運転しているマッフル炉の中に６０分間入れる。その後、るつぼを取り出し、デシケーターに入れて１５分間冷却した後、最終試料プラスるつぼを０．０００１ｇの精度まで秤量する。その後、最初に最終試料プラスるつぼの重量からるつぼの重量を引き、次いでその量を繊維試料の初期重量で割ってから１００を掛けることによってＴｉＯ2の量を計算する。これにより重量％でのＴｉＯ2の量が得られる。
【００７０】
収縮。高温での繊維収縮を試験するために、試験するマルチフィラメント糸の試料の両端を、固い結び目で１つに繋いで、ループ全体の内部長さが長さ約１メートルになるようにする。その後、ループを、ぴんと張ってほぼ０．１ｃｍと測定されるループの２倍の長さまで引っ張る。その後、糸のループをオーブンの中に１８５℃で３０分間吊るす。その後、糸のループを冷まし、再度引っ張り、２倍の長さを再測定する。その後、パーセント収縮率をループの直線長の変化から計算する。
【実施例】
【００７１】
実施例１
この実施例では、鞘／芯二成分ポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）（ＭＰＤ−Ｉ）フィラメントを含む糸を紡糸した。各フィラメントは、全体に均一に分布した離散炭素粒子を有するＭＰＤ−Ｉポリマーの芯と、マスキング顔料を更に含有する同じＭＰＤ−Ｉポリマーの鞘とを有する。
【００７２】
フィラメントは、乾式紡糸の紡糸セルの頂部にある鞘／芯フィラメント紡糸口金アセンブリに供給されるジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）中のＭＰＤ−Ｉポリマーの２つの異なる溶液から製造した。鞘及び芯についてのＭＰＤ−Ｉポリマー溶液の流れの流量は、２つの異なる計量ポンプで独立して制御した。鞘のために使用した流れは、ＤＭＡｃ中のＭＰＤ−Ｉポリマー溶液に加えて、ルチル二酸化チタン（ＴｉＯ2）顔料の分散物を含んでいた。この安定な分散液は、ＤＭＡｃ中に約７％のＭＰＤ−Ｉ及び約３０重量％のＴｉＯ2を含んでいた。これを粉砕することで、分散液中でＴｉＯ2の均一な分布を得た。その後、この分散液を、鞘ポリマー流中の鞘ポリマーを基準として１５重量％のＴｉＯ2の最終濃度に相当する量で鞘ポリマーの流れに添加した。芯の流れの中で使用するために、約６重量％のＭＰＤ−Ｉと約９重量％のカーボンブラックとのＤＭＡｃ中の低粘度ポリマー溶液中でのカーボンブラックの安定な分散液を製造し、次いで粉砕することで、分散液中で炭素粒子の均一な分布を得た。芯に使用される流れは、この追加のカーボンブラック分散液を含むＤＭＡｃ中のＭＰＤ−Ｉポリマー溶液を含んでいた。これを、芯の流れ中で６．６重量％のカーボンブラック添加量を得るのに適切な流量で、紡糸口金の前に芯の流れに注入した。２つの計量パルプは、分散液を添加した後、鞘対芯の重量比が全体の最終重量を基準として６０：４０になるようにポリマー溶液の相対量を制御した。
【００７３】
Ｄａｖｉｅｓの米国特許第５，５０５，８８９号明細書の図１〜３に示されているような紡糸口金アセンブリを使用してフィラメントを紡糸した。紡糸口金アセンブリは、２つの溶液から望みの鞘芯構造を製造するために適切に設計された分配／計量プレート及び紡糸口金を含んでいた。紡糸口金は、それぞれ０．００５インチの直径及び０．０１インチの長さを有する７９１個の出口孔から構成されていた。紡糸口金アセンブリは、溶液が計量プレート及び紡糸口金を通って移動する際の溶液の温度を１００℃〜１５０℃に維持するための蒸気通路を更に含んでいた。
【００７４】
紡糸口金アセンブリを出る個々の鞘／芯フィラメントを、フィラメントが紡糸セルの出口での水によるクエンチに入る前に、加熱窒素ガスに暴露してフィラメントからＤＭＡｃの一部を除去した。その後、クエンチした鞘／芯繊維を洗浄／延伸機で処理して繊維を３〜４回延伸し、繊維中のＤＭＡｃ濃度を１重量％未満の値まで減少させた。その後、繊維を乾燥機にかけ、更に熱処理して繊維から残留水分を除去し、引き続き紡糸仕上げを施してからボビンに巻き取った。
【００７５】
得られたフィラメントは、平均６．６重量％のカーボンブラック担持量を有するＭＰＤ−Ｉポリマーの芯を有していた。フィラメントは、各フィラメントがフィラメントの総重量基準で平均２．６重量％のカーボンブラック及び約９重量％のマスキング顔料（ＴｉＯ2）を有する、１５重量％のＴｉＯ2が中に均一に分布したＭＰＤ−Ｉポリマーの鞘を有していた。
【００７６】
実施例２
実施例１を繰り返したが、２つの計量ポンプは、分散液の添加後の鞘対芯の重量比が最終的な総重量基準で８０：２０となるようにポリマー溶液の相対量を制御した。更に、カーボンブラック分散液及びＴｉＯ2分散液の量は、フィラメントの芯が１０重量％のカーボンブラックを有し鞘が１０重量％のＴｉＯ2を有するように選択した。クエンチ後に生成したフィラメント糸条の試料を採取した。これらの鞘−芯二成分フィラメントの断面の光学顕微鏡画像を図１に示す。繊維の鞘芯構造は、芯の中のカーボンブラック及び鞘の中の顔料と共に明らかである。
【００７７】
比較例Ａ
この実施例では、実施例１を繰り返して、鞘／芯二成分ポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）（ＭＰＤ−Ｉ）フィラメントを含む糸を製造するために紡糸した。各フィラメントは、全体にわたって均一に分布した離散炭素粒子を有しているＭＰＤ−Ｉポリマーの芯と、離散炭素粒子及び追加の顔料を含まない同じＭＰＤ−Ｉポリマーの鞘とを有していた。これは、追加の添加剤なしで、ＤＭＡｃ中のＭＰＤ−Ｉポリマー溶液のみを用いて鞘を紡糸することによって得た。実施例１と同様に、フィラメントを紡糸し、クエンチし、洗浄−延伸し、乾燥し、熱処理し、その他を行ってからボビンに巻き取った。
【００７８】
クエンチ後に生成したフィラメント糸条の試料を採取した。鞘−芯二成分フィラメントの断面の光学顕微鏡画像を撮影し、図２に示した。得られたフィラメントは平均６．６重量％のカーボンブラック担持量を有するＭＰＤ−Ｉポリマーの芯を有していた。フィラメントは、顔料を全く含まないＭＰＤ−Ｉポリマーの鞘を有していた。各フィラメントは、フィラメントの総重量基準で平均２．６重量％のカーボンブラックを有していた。
【００７９】
実施例３
実施例１を繰り返したが、鞘及び芯の流れの流量を調節して、７０：３０、８０：２０、及び８７：１３の鞘／芯重量比を有するフィラメントを形成した。カーボンブラックを含有する分散液の注入速度は、フィラメント中の総平均カーボンブラック濃度を２．６重量％の値で一定に保つために、芯のサイズの減少に伴って変化させた。これにより、芯のサイズが約３０％から１３％に減少するのに伴い、芯中のカーボンブラック濃度は８．７重量％、１３重量％、及び２０重量％となった。
【００８０】
実施例４
実施例１及び３並びに比較例Ａで製造した糸の明度及び可染性能を、単一成分ホモポリマー繊維から製造された対照例と共に以下の通りに評価した。
【００８１】
最初に未染色糸を評価した。各未染色繊維試料を明度測定用の繊維の「パフ」ボールを形成するためにカーディングした。芯内の炭素粒子と鞘内のＴｉＯ2の添加により生じるフィラメントの明度における差は、以下の観察条件でＨｕｎｔｅｒＬａｂ  ＵｌｔｒａＳｃａｎ（登録商標）ＰＲＯ分光光度計を使用して定量化した：広域視野／１０°の観察者／Ｄ６５光源。Ｌ*値を報告するために使用したカラースケールは、ＣＩＥ  １９７６  Ｌ*ａ*ｂ*（ＣＩＥＬＡＢ）カラースケールであった。このスケールの低い値は暗い色合いを示し、高い値は明るい色合いを示す。表１にまとめられているように、Ｌ*値は、ＴｉＯ2を含まない６０％鞘での２０の値から、１５重量％のＴｉＯ2を含む８７％鞘での５４まで増加する。参考のために表１に示されているように、ＴｉＯ2又はカーボンブラックを全く含まないＭＰＤ−Ｉフィラメント試料の対照試料は、約８０のＬ*値を有する。表１には、芯に使用した炭素粒子の重量パーセントも示されている。これは、繊維中の公称炭素粒子重量を２．６重量％で一定に維持するように、鞘の重量％が増加するにつれて増加した。視覚的には、Ｌ*値によって測定されるように、黒い芯を覆う（そしてＴｉＯ2を含む）鞘の量が増加するのに伴って、繊維試料の明度は増加した。
【００８２】
【表１】
2019529729.tif 000003
【００８３】
次に、選択した糸試料の可染性能を決定した。対照試料と比較例Ａ（それぞれＴｉＯ2顔料なし）；及び実施例１（１５重量％のＴｉＯ2を含む６０重量％の鞘を有する）と実施例３−２（１５重量％のＴｉＯ2を含む８０重量％の鞘を有する）；をそれぞれ２組、その後染色した。１つの組を青色に染色し、他方を黄色に染色した。
【００８４】
糸は以下のように染色した。各糸の試料約１ｇを別々のナイロン袋に入れた。その後、５００ｍｌの水、アラミド繊維の染色を促進することが知られているキャリアである１５ｇ／ＬのＣｉｎｄｙｅ  Ｃ−４５、及び全繊維試料の総重量を基準として３重量％の染料が入っている染料ポットに袋を入れた。使用した具体的な染料は、Ｂａｓｉｃ  Ｂｌｕｅ  ４１及びＢａｓｉｃ  Ｙｅｌｌｏｗ  ４０であった。それぞれの場合で染料ポットを加熱し、１００℃で３０分間保持した。その後、各繊維試料をポットから取り出し、水ですすぎ、８５℃のオーブンで乾燥した後、明度測定用の繊維の「パフ」ボールを作成するためにカーディングした。鞘へのＴｉＯ2の添加により得られるフィラメントの明度の増加は、従来の測定技術を繰り返して、ＨｕｎｔｅｒＬａｂ  ＵｌｔｒａＳｃａｎ（登録商標）ＰＲＯ分光光度計を用いて定量した。得られたＬ*、ａ*、及びｂ*の測定値を表２に示す。予め未染色糸でＬ*値によって測定された繊維試料の明度は、黒色芯を覆う鞘（及びＴｉＯ2を含む）の量の増加に応じて増加した。これらの繊維を染色した場合、特に淡黄色の染料については効果が残っていた。
【００８５】
【表２】
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【００８６】
しかしながら、顔料の１つの重要な効果は表３に与えられている概要の中で最もよく理解され、これは、表中のデルタＬ*、デルタａ*、及びデルタｂ*として表されるＬ*、ａ*、及びｂ*の未染色及び染色の測定値における算術差を示している。容易に理解できるように、カーボンブラック芯を有し鞘中にＴｉＯ2を含まない二成分フィラメントを有する比較例Ａの糸の外観は、全てのデルタａ*及びデルタｂ*値が非常に低いことから、Ｂａｓｉｃ  Ｂｌｕｅ又はＢａｓｉｃ  Ｙｅｌｌｏｗ染料で染色した後の明度が未染色糸から本質的に変化しなかった。炭素粒子を全く含まない対照（単一成分）試料を染色することによって示される差と比較した場合、これらは特に低い。しかしながら、１５重量％のＴｉＯ2を含む６０重量％の鞘を有する実施例１の糸、及び１５重量％のＴｉＯ2を含む８０重量％の鞘を有する実施例３−２の糸のデルタａ*及びデルタｂ*の値は、染色すると、ａ*及びｂ*数値の大きな変化を示した。これは糸が実際に着色されたことを示唆している。その差は、炭素粒子を含まない対照糸ほど大きくはないが、ＴｉＯ2を添加することによって、これらの糸が望まれる炭素粒子を有しながらもある程度の色を受け入れることが可能になったことを示している。
【００８７】
【表３】
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【００８８】
実施例５
鞘／芯重量比が６０／４０であり、芯中に分散された炭素粒子及び鞘中に分散されたＴｉＯ2粒子を有する実施例１で製造された二成分繊維９３重量％と、天然パラ−アラミド繊維５重量％と、帯電防止繊維２重量％とを含む、ピッカーブレンドスライバーの形態のステープルファイバーの均質ブレンドを調製し、その後、これをコットン式加工及びエアジェット紡糸機を用いて紡糸されたステープルヤーンへと製造した。天然パラ−アラミド繊維は、炭素粒子を含まない、すなわち追加のカーボンブラックを全く含まないポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＤ−Ｔ）であった。帯電防止繊維は、Ｉｎｖｉｓｔａから入手可能なＰ１４０（登録商標）として商業的に公知の炭素芯−ナイロン鞘繊維であった。
【００８９】
均質ブレンドについて（及び生地において）計算された総炭素量のパーセント（％）は、公称２．１重量％の炭素を有する炭素含有黒色メタ−アラミド繊維中の炭素粒子の重量を全繊維ブレンドの重量で割って１００倍した値に基づいた。帯電防止繊維中のいずれの炭素も、ブレンド中の炭素のパーセントの計算においては考慮されない。
【００９０】
得られた糸は２１テックス（２８綿番手）の単糸であった。その後、２本の単糸を撚糸機で撚り合わせて、１０ターン／インチの双糸を有する二本諸撚糸を製造した。次に、この糸を、縦表の２×１の綾織り構成でシャトル織機で織られる生地の縦糸及び横糸として使用した。未染色綾織り生地は、１ｃｍ当たり約３１エンド×１６ピック（１インチ当たり７７エンド×４７ピック）の構成及び２０３ｇ／ｍ2（６．０ｏｚ／ｙｄ2）の坪量を有していた。その後、生地に対してアーク試験を行った。結果を表２に示す。
【００９１】
均質ブレンドについて（及び生地において）計算された総炭素量のパーセント（％）は、公称２．１重量％の炭素を有する炭素含有黒色メタ−アラミド繊維中の炭素粒子の重量を全繊維ブレンドの重量で割って１００倍した値に基づいた。帯電防止繊維中のいずれの炭素も、ブレンド中の炭素のパーセントの計算においては考慮されない。
【００９２】
その後、実施例４と同じ染色手順であるがＣｉｎｄｙｅ  Ｃ−４５染料キャリアのみを用い追加の染料を用いない手順を使用して、未染色生地を疑似染色して繊維中のＭＰＤ−Ｉを結晶化させた。最終的な生地の重量は２６７ｇ／ｍ2（７．９ｏｚ／ｙｄ2）である。
【００９３】
比較例Ｂ
実施例５を繰り返したが、二成分繊維を天然のメタ−アラミド繊維に置き換えた。天然のメタ−アラミド繊維は、炭素粒子を含まない、すなわち添加されたカーボンブラックを全く含まない、アモルファスの又は結晶化していないポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）（ＭＰＤ−Ｉ）繊維であった。実施例５の通りに糸及び生地を製造したが、染色中の生地のわずかな収縮のために得られた生地の重量はより重かった。その後生地に対してアーク試験を行った。結果を表２に示す。その後、実施例４と同じ染色手順であるがＣｉｎｄｙｅ  Ｃ−４５染料キャリアのみを用い追加の染料を用いない手順を使用して、未染色生地を疑似染色して繊維中のＭＰＤ−Ｉを結晶化させた。最終的な生地の重量は２３７ｇ／ｍ2（７．０ｏｚ／ｙｄ2）である。
【００９４】
比較例Ｃ
実施例５を繰り返したが、使用した二成分繊維は実施例Ａの繊維であり、これは鞘中に添加されたＴｉＯ2を全く含んでいなかった。糸及び生地は実施例５の通りに製造した。その後、生地に対してアーク試験を行った。結果を表４に示す。その後、実施例４と同じ染色手順であるがＣｉｎｄｙｅ  Ｃ−４５染料キャリアのみを用い追加の染料を用いない手順を使用して、未染色生地を疑似染色して繊維中のＭＰＤ−Ｉを結晶化させた。最終的な生地の重量は２４０ｇ／ｍ2（７．１ｏｚ／ｙｄ2）である。
【００９５】
【表４】
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【００９６】
表４から分かるように、黒色炭素粒子含有芯を被覆するＴｉＯ2を含む鞘を有する二成分繊維を使用した実施例５の生地については、Ｌ*値によって測定される疑似染色された生地の明度が増加した。
【００９７】
実施例６
炭素粒子を含まないがＴｉＯ2を含む第１の側部と炭素粒子を含む第２の側部との重量比が６０：４０及び８０：２０である、サイドバイサイド二成分フィラメント構造を与える紡糸口金を用いて実施例１及び２の通りにこれらの実施例を繰り返す。第１の側部に付加的な質量があるため、この側部は第２の側部の周囲の５０％超を囲み、鞘−芯と同様に機能するサイドバイサイド二成分フィラメントが形成される。糸の明度及び可染性を評価するための実施例４の方法を繰り返した後、同様の結果が得られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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